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Quando Musica e Scienza si incontrano: dalla musicoterapia ai robot-artisti

Dopo aver descritto qui il rapporto secolare tra scienza e arte e qui quello tra scienza e sport, in questo articolo vi presento la connessione tra scienza e musica. Mentre l’arte è un ramo creativo della divulgazione scientifica, la musica è scienza. Infatti, toni, ritmi e tempi sono gli ingredienti matematici che la creatività mescola per produrre una varietà di suoni e arrangiamenti musicali.

Una definizione per la musica

È impossibile trovare una definizione della musica che soddisfi tutti, per diverse ragioni: da un punto di vista pratico, a causa delle idee divergenti sulla sua natura; più filosoficamente, perché è impossibile descrivere un fenomeno così complicato in una frase. Stando al senso comune, potremmo definirla come “un’alternanza di suoni e silenzi stabiliti dall’uomo”, ma tale definizione non è sufficiente, perché anche il ticchettio dell’orologio segue lo schema descritto. Se proviamo a migliorare la definizione aggiungendo qualcosa di “musicale”, comunque falliremmo: una tipica ninna nanna cantata dagli indiani Zuñi non ha nulla a che fare con l’armonia a cui siamo abituati. Ora state pensando alle emozioni suscitate, vero? In tal caso sarebbe musica anche il pianto di un bambino che si è fatto male. Inoltre non tutte le musiche, e non solo la musica, evocano emozioni.

Pensate di conoscere una definizione perfetta? Suggeritela nei commenti!

Come ascoltiamo la musica?

Per essere percepite, le onde sonore (della musica o di qualsiasi altro rumore) devono arrivare al cervello. Attraverso l’orecchio esterno, raggiungono il timpano, che vibra. Tale vibrazione viene quindi trasmessa all’orecchio medio, dove è amplificata, e quindi alla coclea, una struttura a forma di chiocciola riempita di fluido, nell’orecchio interno. Questo organo è ricco di cellule ciliate, così chiamate perché sulla loro superficie ci sono piccoli filamenti, noti come stereocilia. Le vibrazioni causano un moto ondoso nel fluido, che a sua volta le fa piegare. Questo movimento genera un segnale elettrico che viene trasportato al cervello dal nervo uditivo. Infine, il cervello converte tale segnale nei suoni che conosciamo ed è anche in grado di discriminare tra quelli rilevanti e il rumore di fondo.

Effetti positivi della musica

La musica è in grado di migliorare sia le capacità fisiche che mentali delle persone. Da un lato, è chiaro che suonare uno strumento migliora le capacità motorie. Dall’altro, è ancora in discussione il modo in cui migliori le capacità mentali. Ad esempio, potrebbero essere stimolate grazie alla traduzione delle note sul pentagramma in azioni fisiche, e questo migliorerebbe la capacità di problem solving e quella associativa.

Cosa succede quando ascoltiamo una canzone che ci piace? Una regione del cervello chiamata nucleus accumbens viene stimolata. Inoltre, quando persone diverse ascoltano la stessa musica, il loro cervello si comporta in modo simile: viene infatti osservato lo stesso tipo di interazioni tra diverse aree cerebrali. Quindi perché a persone diverse piacciono generi diversi? Si ipotizza che, a causa delle esperienze personali e del background sociale, tale attività cerebrale si manifesti con intensità diverse in persone diverse e ciò determina la varietà delle preferenze musicali.

Per par condicio, cosa succede invece quando ascoltiamo una canzone che non ci piace? Oltre al fastidio, evidenze scientifiche ha dimostrato effetti negativi sul cervello, come una diminuita capacità della rotazione spaziale (la capacità di ruotare nella mente un oggetto bidimensionale). Quindi, se non vi piace una canzone, fate in fretta a cambiarla!

Musica contro lo stress

Sappiamo tutti che la musica ha un impatto sui nostri sentimenti e può suscitare emozioni. Forse non tutti sanno però che per questo effetto viene sfruttato con successo in medicina.

Dopo l’esposizione a una situazione stressante, l’ascolto di musica classica o auto-selezionata riduce i livelli di ansia e rabbia. Perché? La musica migliora il flusso sanguigno nel cervello e abbassa il livello di ormoni legati allo stress (come il cortisolo). Grazie al suo effetto rilassante, il suo ascolto riduce l’ansia nei pazienti ospedalizzati ed è considerata una valida alternativa ai sedativi e agli ansiolitici usati per ridurre lo stress preoperatorio.

La musica ha valide applicazioni anche in psicoterapia. Infatti, è importante nell’interazione tra paziente e terapeuta, per stabilire e mantenere una connessione.

Di solito, ritmi lenti e progressioni di accordi graduali sono associati al rilassamento, ma non è una regola scritta, poiché ci sono persone che ad esempio trovano rilassanti gli AC/DC. Colgo l’occasione per spendere qualche parola sull’heavy metal, perché è un argomento interessante. A causa del suono estremo e dei testi aggressivi, è un genere controverso. In uno studio, delle persone sono state prima sottoposte a una situazione stressante e dopo si sono sedute in silenzio oppure hanno ascoltato musica classica o heavy metal (non essendone fan). Coloro che hanno ascoltato l’heavy metal, ad eccezione degli altri, non hanno mostrato alcuna diminuzione dell’ansia. I fan dell’heavy metal tendono ad essere più aperti verso nuove esperienze, preferendo una musica intensa, complessa e non convenzionale, insieme ad un atteggiamento negativo nei confronti delle istituzioni. Quindi, l’heavy metal potrebbe avere un effetto catartico sui suoi fan, piuttosto che suscitare emozioni negative. Secondo il famoso psicologo Robert Cialdini, ascoltare l’heavy metal promuove il pensiero scientifico e gli studenti potrebbero beneficiarne. Poiché è associato a comportamenti problematici, contribuisce a portare mistero nelle classi, e può essere sfruttato insieme ad altri elementi della cultura pop che stimolano il pensiero scientifico, come film, videogiochi e fumetti.

Musicoterapia

I benefici della musica non si limitano al rilassamento, ma influiscono sulla salute e sul benessere in generale.

La musicoterapia è l’utilizzo medico della musica e può essere ricettiva (se richiede l’ascolto) o attiva (se il paziente è impegnato nella produzione). 

L’allenamento musicale a lungo termine determina cambiamenti neuroplastici sia nei bambini che negli adulti e per questo viene sfruttato sui pazienti in riabilitazione, ad esempio quelli che devono recuperare da un ictus. I pazienti che sono incoraggiati a suonare una melodia al pianoforte o su drum pad elettronici con la mano paretica recuperano più rapidamente l’agilità motoria e stabiliscono una migliore connessione tra le regioni sensomotoria e uditiva del cervello. La musicoterapia sembra anche migliorare la memoria nei pazienti con l’Alzheimer, anche se i risultati non sono ancora definitivi a causa del numero limitato di pazienti testati, ed aiuta le persone ad uscire dalla tossicodipendenza, in quanto consente loro di provare emozioni senza la necessità di usare sostanze.

La musica è una medicina perfetta, perché è onnipresente e sempre disponibile quando necessaria. Inoltre, è possibile individuare la musica giusta per ogni momento o necessità, come una sorta di medicina di precisione.

Musica per l’identità e il senso di appartenenza

Nel mio blog scrivo esclusivamente di “scienze dure” (biologia, medicina, genetica, tecnologia e così via), ma questo argomento merita un paragrafo anche sulle “scienze morbide”. La musica non ha solo un effetto sull’individuo che la ascolta, ma crea anche legami tra le persone. È un ponte tra culture e lingue diverse. Canzoni popolari, inni nazionali, marce di guerra sono tutti esempi di come la musica possa far sentire le persone unite. È il comune denominatore nel corso della storia, per tutte le popolazioni. 

Ecco un paio di esempi meno noti che provano il suo effetto identitario. In Uganda, durante l’emergenza dell’epidemia di HIV, la musica venne utilizzata per rivitalizzare la speranza e la salute delle persone, mantenendo le identità individuali e collettiva. La musica di Beleganjur svolge invece un ruolo fondamentale per gli indù-balinesi durante le processioni legate ai rituali mortuari.

Music science ITA

La scienza può creare una canzone perfetta?

Certo! La scienza ne può creare una per ogni occasione. Il professor Kostas Karageorghis ha sviluppato “in laboratorio” una canzone chiamata Run With Me, volta a migliorare le prestazioni dei runner. Il professore si è concentrato sui battiti al minuto (bpm), il testo e il ritmo. I test hanno dimostrato che questa canzone può aumentare la prestazione del 15%, rispetto alla corsa in silenzio. Clicca sul link e ascoltala su Youtube. Non ti è venuta voglia di metterti le scarpe da ginnastica e fare una prova? Il professor Karageorghis ha spiegato a Cosmopolitan perché il tempo è importante: “Con un’intensità di corsa crescente, c’è una finestra di tempo tra 120 e 140 bpm sul quale fare leva. Dato che in uno scenario di gara, le persone correranno duramente perché si sforzano di raggiungere i migliori risultati personali, abbiamo puntato alla fascia alta, da 130 a 140 bpm.” Nel testo si canta “Corri con me, vedi il mondo sotto i nostri piedi e sappi che ci sarò sempre. Il sole sta sorgendo sulle valli della nostra utopia” e “Sei solo tu, come un uragano che scorre nelle mie vene”. Questo fornisce un’immagine positiva al corridore, che così aumenta lo sforzo fisico.

La verità è che la tecnologia, attraverso l’intelligenza artificiale, lavora con la musica più di quanto si pensi. Il principio dell’intelligenza artificiale è semplice: si allena una macchina a fare qualcosa, poi la macchina lavorerà in modo indipendente e meglio. L’intelligenza artificiale funziona con successo in diversi settori, come la diagnostica medica, il filtraggio delle fake news e molto altro. I robot possono sfruttare gli algoritmi per creare canzoni, come Yona. “Lei” è stata prodotta da Auxuman, una società che crea personaggi basati sull’intelligenza artificiale e li propone per spettacoli di intrattenimento, branding e altro. Yona ha 4 tra fratelli e sorelle: Mony, Zoya, Hexe e Gemini, tutti con personalità diverse (!). Personalmente, non sono entusiasta delle canzoni di questi personaggi che sembrano usciti dai SIMS, ma sono solo un chitarrista dilettante con (credo) nessun diritto di criticare robot che hanno ricevuto una dura preparazione.

Il compositore francese Benoît Carré, quando lavorava con i ricercatori della Sony, alimentò un sistema chiamato FlowMachines con 470 spartiti Jazz dagli anni ’30 fino agli anni ’60. Il risultato finale prodotto dal robot è stato il brano The Ballad of the Shadow, pubblicato nel 2016.

L’intelligenza artificiale viene anche sfruttata per studiare le preferenze delle persone. “L’elenco degli skip” (tutte le volte in cui saltiamo una canzone) nei servizi di streaming non solo aiuta a proporre al cliente brani che si adattano meglio ai suoi gusti, ma analizza anche i tipi di canzoni che piacciono di più alle persone, in generale.

Non sempre la scienza e le opinioni delle persone viaggiano sullo stesso binario, ma concordano almeno sulla musica preferita: sia secondo l’analisi scientifica che per gli appassionati, “Africa” ​​dei Toto è la migliore canzone di sempre. E voi siete d’accordo?

Scienziati con la passione per la musica

Pensate che gli scienziati siano dei noiosi secchioni in camice da laboratorio? Ecco alcuni musicisti di fama mondiale che sono stati anche scienziati:

  • Il compositore William Herschel scoprì Urano nel 1781 e sua sorella Caroline (cantante) 8 comete;
  • Dexter Holland, frontman della band “The Offspring”, ha un dottorato di ricerca in biologia molecolare e ha contribuito alla ricerca sull’HIV;
  • Brian May, chitarrista dei Queen, ha difeso un dottorato di ricerca in astrofisica con una tesi intitolata “A Survey of Radial Velocities in Zodiacal Dust Cloud”;
  • Milo Aukerman, frontman della band punk “The Descendents”, è stato anche un ricercatore e ha scoperto un gene di cui le piante hanno bisogno per far crescere i fiori;
  • Mira Aroyo, tastierista e cantante dei “Ladytron”, ha contribuito a scoprire i dettagli su come i batteri condividono il materiale genetico durante la divisione cellulare;
  • Greg Graffin, frontman dei “Bad Religion”, ha un dottorato in zoologia;
  • Art Garfunkel ha conseguito un Master in Matematica e, durante l’apice del successo del duo Simon e Garfunkel, svolgeva un dottorato in Educazione Matematica;
  • Brian Cox ha seguito la strada opposta, iniziando la carriera come tastierista del gruppo pop D: Ream, per poi diventare un fisico particellare e presentatore di spettacoli scientifici sulla BBC.
  • Sapevate che ad Einstein piaceva suonare il violino?

L’uomo che fa musica con la scienza

Mark Ballora è un esperto di tecnologia musicale presso la Pennsylvania State University nello State College che utilizza la sonificazione per creare sinfonie da dati scientifici. Negli ultimi 20 anni, ha collaborato con diversi scienziati per creare musica dalle scoperte scientifiche, come l’energia emessa da una stella di neutroni e il ciclo della temperatura corporea degli scoiattoli artici. Come fa a realizzare la sua musica? Prima incontra lo scienziato e impara a conoscere il suo lavoro, poi pensa a quale suono potrebbe adattarsi meglio ai suoi dati. È interessante il motivo per il quale ha scelto questa attività. In una recente intervista pubblicata su Science nel 2017, ha spiegato: “È come quando si aggiunge la colonna sonora a un film: ti porta in quel mondo e lo rende un fenomeno molto più viscerale. Non dovrebbe essere una cosa insolita per noi ascoltare i dati. Penso che dovremmo provare a preparare programmi educativi in ​​modo che i giovani crescano considerando la scienza come qualcosa che si può ascoltare, oltre che guardare. Come umani, tutti reagiamo alla musica: se riusciamo a sfruttarla con la scienza, c’è una reale possibilità di offrire agli studenti una comprensione molto più intuitiva del materiale rispetto a quella che otterrebbero da una sola presentazione visiva ”.

In un altro blog ho letto una frase che mi è piaciuta e che voglio condividere con voi, in conclusione di questo articolo: “La scienza è la musica dell’intelletto e la musica è la scienza del cuore”.

Fonti

Labbé, E., Schmidt, N., Babin, J. et al. Coping with Stress: The Effectiveness of Different Types of Music. Appl Psychophysiol Biofeedback 32, 163–168 (2007). https://doi-org.libproxy.helsinki.fi/10.1007/s10484-007-9043-9

Bradt  J, Dileo  C, Shim  M. Music interventions for preoperative anxiety. Cochrane Database of Systematic Reviews 2013, Issue 6. Art. No.: CD006908. DOI: 10.1002/14651858.CD006908.pub2.

https://content.iospress.com/articles/journal-of-alzheimers-disease/jad151106

Carlson E, Saarikallio S, Toiviainen P, Bogert B, Kliuchko M, Brattico E. Maladaptive and adaptive emotion regulation through music: a behavioral and neuroimaging study of males and females. Front Hum Neurosci. 2015;9:466. Published 2015 Aug 26. doi:10.3389/fnhum.2015.00466

Macdonald, Kreutz and Mitchell. Music, Health and Wellbeing. Oxford University Press

MacDonald RA. Music, health, and well-being: a review. Int J Qual Stud Health Well-being. 2013;8:20635. Published 2013 Aug 7. doi:10.3402/qhw.v8i0.20635

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https://link.springer.com/article/10.1007/s12144-012-9141-6

https://psycnet.apa.org/buy/2013-35730-001

http://ruby.fgcu.edu/courses/ndemers/sciproc/coping%20with%20stress.pdf

Cialdini, R. B. (2005). What’s the best secret device for engaging student interest? The answer is in the title. J. Soc. Clin. Psychol. 24, 22–29. doi: 10.1521/jscp.24.1.22.59166

https://www.bnbmusiclessons.com/blog/the-relationship-between-music-and-science/

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